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國內小衛星，微小衛星及其星座技術的強勁發展勢頭對星上部件的重量、功耗等主要技術指標提出了越來越苛刻的要求。對于星上機電部件來說，應對上述挑戰的可能努力方向是多方面的，其中，產品本身的微型化和集成化是一項基本的內容。對于機械產品的結構設計而言，微型化設計將帶來以下問題：由于對所設計產品的主要結構尺寸“斤斤計較”，以期強度、剛度以及動態性能等技術指標既滿足要求，質量又最輕，這樣的集成化設計往往使產品結構趨于復雜化，結構復雜且尺寸又小，因而用傳統的解析分析方法往往無法獲得該產品足夠精確的力學性能分析結果，需要進行詳細的有限元分析。
因此，采用精確的數值分析計算手段，對產品結構參數進行定量的分析，根據分析結果指導產品的結構設計，是解決產品結構微型化和集成化設計問題的一個必要基礎。基于以上認識，采用ANSYS有限元分析軟件，對一種微小飛輪結構參數的多種設計方案進行了若干項力學性能的分析計算，其計算結果供產品設計師參考。
飛輪是衛星姿態控制系統的執行部件，根據星上計算機指令控制輸出相應的力矩，以克服干擾力矩，使衛星保持其姿態穩定。因重量和功耗的限制，微小飛輪在結構設計方面與一般飛輪有所不同，有微型化和集成化的特點，結構中各部分的界限不再像一般飛輪那樣明顯，各部分往往“身兼數職”，同時具有各種功能。由于微小飛輪轉子是形成飛輪角動量的部分(以下稱旋轉質量)，工作時高速旋轉，是結構中受力情況最惡劣的環節。根據產品設計師的要求，本研究分析計算的主要目標是微小飛輪轉子部分。該部分基本由內環、外環和連接件三部分組成，結構設計方案分為整體式和輻條式兩種，如圖所示。這三部分裝配在一起共同組成一個旋轉質量，工作時以相同角速度旋轉。
設計給出了微小飛輪的四種初步設計方案，其中方案1為整體式結構，方案2，3，4為輻條截面形狀不同的輻條式結構。分析計算的主要目標是要通過有限元分析，獲得這四種設計方案在如下兩種工況下的應力、應變分布以及固有頻率。
專業從事機械產品設計│有限元分析│強度分析│結構優化│技術服務與解決方案
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